Применение силы Лоренца. Циклический ускоритель

1.

Тема: Применение силы
Лоренца. Циклический
ускоритель.

2. Хендрик Антон Лоренц (1853-1928) великий нидерландский физик, лауреат Нобелевской премии

•С именем этого ученого
связана известная сила
Лоренца

3. Нобелевскую премию Лоренц получил совместно с другим нидерландским физиком Питером Зееманом за объяснение феномена, известного

как эффект Зеемана
« Его блестящий ум указал нам путь
от теории Максвелла к достижениям
физики наших дней…»
1928 г. Эйнштейн

4.

5.

сила, действующая на движущуюся заряженную частицу
со стороны магнитного поля.
Модуль силы Лоренца прямо пропорционален:
- индукции магнитного поля В ( Тл);
- модулю заряда движущейся частицы |q| ( Кл);
- скорости частицы ( м/с)
FЛ q B sin
где угол α – это угол между вектором магнитной индукции и
направлением вектора скорости частицы

6. Направление силы Лоренца

Направление силы Лоренца определяется по правилу
левой руки: если левую руку расположить так, чтобы
составляющая магнитной индукции, перпендикулярная
скорости заряда, входила в ладонь, а четыре вытянутых
пальца были направлены по направлению движения
положительного заряда ( против движения
отрицательного), то отогнутый на 90˚ большой палец
покажет направление действующей на заряд силы
Лоренца.

7. Движение заряженных частиц в однородном магнитном поле

Частица влетает в магнитное поле || линиям
магнитной индукции => α = 0˚ => sin α = 0
=> Fл = 0
Если сила, действующая на частицу, = 0, то частица,
влетающая в магнитное поле, будет двигаться
равномерно и прямолинейно вдоль линий
магнитной индукции

8. Движение заряженных частиц в однородном магнитном поле

Если вектор В ┴ вектору скорости ,
то α = 90˚ => sin α = 1 =>
FЛ q0 B Sin
В этом случае сила Лоренца максимальна, значит, частица будет
двигаться
с центростремительным ускорением по окружности

9. Движение заряженных частиц в однородном магнитном поле

• Заряженная частица
влетает в магнитное поле
под некоторым углом к
вектору магнитной
индукции
Вектор скорости нужно разложить на
две составляющие: ║ и ┴,
т.е. представить сложное движение
частицы в виде двух простых:
равномерного прямолинейного
движения вдоль линий индукции
и движения по окружности
перпендикулярно линиям индукции

10. Применение силы Лоренца

11.

В циклотроне заряженная частица разгоняется электрическим
полем, а удерживается на траектории магнитным полем.

12.

13. Применение силы Лоренца

Циклотрон
Применение силы Лоренца
• В циклотронах
используется тот факт,
что период обращения
частицы в однородном
магнитном поле не
зависит от скорости и
радиуса траектории ее
движения
T = 2πm/qB

14. Применение силы Лоренца

Масс-спектрограф
В этих приборах с
помощью магнитного
поля можно разделить
заряженные частицы
по их удельным
зарядам
Одновременно можно
точно определить
массы частиц

15. Применение силы Лоренца

Электронно- лучевая трубка
Перемещение
электронного луча по
экрану электроннолучевых трубок
происходит с
помощью магнитного
поля, создаваемого
особыми катушками

16. Применение силы Лоренца

Российские академики
И.Е.Тамм и А.Д.Сахаров в 1950
г. предложили использовать
магнитную термоизоляцию
В вакуумной кольцевой
камере создается сильное
магнитное поле
Заряженные частицы
движутся, как бы навиваясь на
линии индукции, и не
испытывают столкновений со
стенками камеры
Такие камеры применяют в
установках «Токамак» для
получения плазмы
Магнитная ловушка

17. Радиационные пояса Земли

Своеобразной защитой для всего
живого на Земле от потоков
заряженных частиц из космоса
является магнитное поле Земли
Быстрые заряженные частицы от
Солнца попадают в магнитные
ловушки радиационных поясов
Радиационные
пояса Земли
Частицы могут покидать пояса в
полярных областях и вторгаться в
верхние слои атмосферы, вызывая
полярные сияния

18. Северное сияние